近日,网上出现了一张中国最新型超远程炮弹的照片! 这一炮弹,将令我军榴弹炮具备远远超越对手的射程,在敌人能够开火之前即将其消灭! 这一炮弹,是一种冲压喷气动力增程155毫米炮弹。 中国冲压增程炮弹,与普通155毫米炮弹最大的区别是,它自带动力,而且是一台小巧的喷气发动机。其实,西方与苏联早在二战前就开始构思冲压增程炮弹,但至今还没有谁装备冲压增程155毫米榴弹炮弹药。 中国能够研制出冲压喷气动力增程155毫米炮弹,是三十年艰苦努力的成果。90年代起,中国航天科工以及相关院校,已经开始了固体燃料冲压发动机炮弹增程研究。2006年,中国开始了相关固体燃料冲压发动机预研。2007年开始结构原理样弹设计,以及各种测试。2007年原理样机设计、风洞试验、地面工作转级试验、强度飞行试验等工作,不断取得突破。因此,中国很有可能成为第一个批量装备这种超远射程弹药的国家。 西方研制的超高速冲压反导弹炮弹,停留在验证阶段 为什么各国都尝试研制冲压增程炮弹呢?为什么又没有谁已经装备这种弹药呢?下面为您分析相关要点: 在近三四十年时间里,增大155毫米榴弹炮这一最重要的远程压制火炮的射程,是中国等各国陆军梦寐以求的一个目标。由于未来战争前后方界限越来越模糊,如何在最远距离上打击敌纵深目标,同时避免自身暴露在较为靠近敌方力量的位置,成为榴弹炮等火力压制单位的核心课题。为此,包括中国在内的各个火炮强国,除了改善火炮本身性能之外,在弹药上着手,增加增程手段,成为了重要发展方向。 超高速冲压反导弹炮弹风洞试验 中国是其中最早发展出优化弹形减阻、底部排气、火箭增程等155毫米远程炮弹的国家之一,成品相当成熟,并已经出口外国。但是,在冲压喷气发动机增程炮弹这一领域,中国还是第一次曝光实用化的全新炮弹。 为什么要用冲压发动机来给炮弹增加射程呢?这是因为喷气发动机燃烧做功的氧化剂来自于吸入的空气,因此它不需要向火箭发动机那样把重量的一部分用来携带氧化剂,所以在同等重量体积下,用于增程的总能量通常会更多一些,也就意味着可以打得更远。冲压发动机理论比冲达到9000~12000N·s/kg,是普通火箭发动机的4~6倍。这也是为什么使用涡轮喷气发动机的飞航导弹,比同等重量级别的火箭发动机导弹,射程要远很多。例如中国鹰击8反舰导弹的喷气型号,比火箭动力型号射程远约一倍。 从数据上来说,冲压发动机的增程率最高,超过70%。弹形减阻手段的增程率,一般为20%;底排、火箭增程30%;底排/火箭复合增程超过40%;滑翔增程60%。 非冲压动力的“传统”底排/火箭复合增程炮弹示意图 但是,拦在发展道路上的是一只凶悍的拦路虎: 冲压增程炮弹,理论上非常简单,但实现起来,却比飞机或者大型导弹使用的冲压喷气发动机困难很多倍。它的冲压发动机设计及工作过程内外条件极为复杂,在高初速、高过载、空间狭小等等不利因素下,有太多的工程难点。155毫米炮弹对于喷气发动机来说,空间很小,气动外形、进气道、发动机燃烧室、喷管要挤在一点点空间里,容易互相干扰导致工作异常。 常见的冲压发动机燃料,虽然效率已经很高,但在155毫米炮弹无法使用相对易于控制的液体燃料(例如中国C-101超音速反舰导弹的CF-08液体燃料冲压喷气发动机),只能使用整体固体火箭/冲压喷气发动机,尽量使用本身就是高精尖技术的含硼贫氧推进剂等高能燃料。固体火箭推进剂燃烧时,体积、重量、推力呈现复杂非线性的变化,同时还要考虑进气的需求,难度远远大于已经成熟好几十年的液体燃料冲压喷气发动机。 中国C-101反舰导弹,液体发动机难度较小 如果是较大的导弹,使用火箭/冲压发动机还容易些,例如中国鹰击91导弹就早已使用这种发动机。可是考虑到155毫米炮弹很小这一难点,携带的固体燃料总量很少,带多了又导致炸药等有效载荷变少,真是难上加难。这里要提到一个“烧脑”的解决方法,中国鹰击91导弹等产品,在一个固体火箭/冲压发动机里,设计出加速段时推力较大、巡航阶段推力适中的不同燃烧特性,来满足最大化射程的最终目的。 飞豹发射的鹰击91导弹,代表了苏联固体火箭/冲压发动机技术的巅峰 就连冲压增程炮弹的头罩,也特别的难 —— 打开动作不但要可靠,还必须特别精准:如果过早打开,冲压发动机可能被炮膛或者初始段的巨大冲击而失常甚至损坏,还可能因为太早启动失去最佳增程效果;如果打开过晚,也无法提供足够的增程效果。 目前无法确定中国冲压喷气动力增程155毫米炮弹是否使用旋转稳定,如何平衡旋转与冲压增程之间的关系,也需要妥善解决。 如何通过空气动力学、热学、燃烧学、力学等等手段克服各种技术难题,是极大的挑战。所以,直到现在无论是美国还是苏联,瑞典、以色列还是南非,都只是研究过理论验证样机,并没有真实批量装备的型号。 最后一个难点,155毫米榴弹炮射程增加70%的话,如果精度下降,将变得毫无意义,因为偏差距离随着射程增加而变大,到了60-70公里处就已经很难打中常见的目标。所以,冲压增程炮弹不可避免的需要使用制导技术,这又要占据炮弹空间重量。但一发非常准确的炮弹,可以少带一些炸药,因此制导手段对冲压增程炮弹有着正面作用。 小节 根据公开信息,中国中大口径弹药,在使用采用冲压喷气发动机增程技术后,射程可以达到70km以上,增程率达100%。很快这一炮弹将装备部队使用,令中国炮兵成为当之无愧的世界射程最远火力压制部队! |
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